(57)【要約】【課題】光学系の事前校正作業が一切不要で多人数による立体視画像の同時観察が可能な立体視画像呈示方法並びに立体視画像生成投影装置及び呈示システム装置を提供する。【解決手段】白色光に左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を施して、偏光変調光を同一光路上へ交互出力する偏光変調部１２と、偏光変調光に左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに対応した空間パタンを与える空間変調を施して、空間変調光を同一光路上へ交互出力する空間変調部１３と、空間変調光を拡大して、投影用立体視画像光を同一光路上へ交互出力する投影機構部１５とを有する立体視画像生成投影装置１と、投影用立体視画像光を偏光形態を保持して反射させる偏光保持スクリーン２と、反射された投影用立体視画像光の左円偏光成分及び右円偏光成分を選択透過させる両眼用の円偏光フィルタ３ｌ及び３ｒをもつ偏光メガネ３とを具備させる。【選択図】図１
2006047601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の呈示を行うための立体視画像呈示方法であって、
白色光に対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する２つの偏光変調光を同一光路上へ交互に出力し、
この出力された当該２つの偏光変調光に対し、それぞれ前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する２つの空間変調光を同一光路上へ交互に出力し、
この出力された当該２つの空間変調光を拡大して、対応する２つの投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力し、
この出力された当該投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させ、
この反射された当該投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分を左右各両眼前面領域においてそれぞれ選択的に透過させる、
ことを特徴とする立体視画像呈示方法。
【請求項２】
両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の呈示を行うための立体視画像呈示方法であって、
白色光から任意の２以上の原色光を循環的に生成すると共に、当該２以上の原色光のそれぞれに対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する複数の偏光変調光を同一光路上へ循環的に出力し、
この出力された当該複数の偏光変調光に対し、それぞれ前記２以上の原色光毎の前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する複数の空間変調光を同一光路上へ循環的に出力し、
この出力された当該複数の空間変調光を拡大して、対応する複数の投影用立体視画像光を同一光路上へ循環的に出力し、
この出力された当該投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させ、
この反射された当該投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分を左右各両眼前面領域においてそれぞれ選択的に透過させる、
ことを特徴とする立体視画像呈示方法。
【請求項３】
両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の生成及び投影を行うための立体視画像生成投影装置であって、
白色光の発生及び焦光を行う光源機構手段と、
この光源機構手段で得られた前記白色光に対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する２つの偏光変調光を同一光路上へ交互に出力する一方、現在の円偏光状態が左又は右の何れにあるかを示す偏光情報を逐次出力する偏光変調手段と、
この偏光変調手段から出力された前記２つの偏光変調光に対し、それぞれ前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する２つの空間変調光を同一光路上へ交互に出力する空間変調手段と、
前記左眼用及び右眼用画像信号を入力すると共に前記偏光変調手段から出力される前記偏光情報を入力し、前記空間変調手段に、当該左眼用及び右眼用画像信号に対応した前記空間パタンを当該偏光情報の内容に応じて生成させるための空間変調制御信号を逐次出力する空間変調制御手段と、
前記空間変調手段から出力された前記２つの空間変調光を拡大して、対応する２つの投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力する投影機構手段と、を有して構成される、
ことを特徴とする立体視画像生成投影装置。
【請求項４】
両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の生成及び投影を行うための立体視画像生成投影装置であって、
白色光の発生及び焦光を行う光源機構手段と、
この光源機構手段で得られた前記白色光から任意の２以上の原色光を循環的に生成すると共に、当該２以上の原色光のそれぞれに対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する複数の偏光変調光を同一光路上へ循環的に出力する一方、現在の色状態が前記２以上の原色光の何れにあり、かつ現在の円偏光状態が左又は右の何れにあるかを示す偏光情報を逐次出力する偏光変調手段と、
この偏光変調手段から出力された前記複数の偏光変調光に対し、それぞれ前記２以上の原色光毎の前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する複数の空間変調光を同一光路上へ循環的に出力する空間変調手段と、
前記左眼用及び右眼用画像信号を入力すると共に前記偏光変調手段から出力される前記偏光情報を入力し、前記空間変調手段に、当該左眼用及び右眼用画像信号に対応した前記空間パタンを当該偏光情報の内容に応じて生成させるための空間変調制御信号を逐次出力する空間変調制御手段と、
前記空間変調手段から出力された前記複数の空間変調光を拡大して、対応する複数の投影用立体視画像光を同一光路上へ循環的に出力する投影機構手段と、を有して構成される、
ことを特徴とする立体視画像生成投影装置。
【請求項５】
前記偏光変調手段は、
円形面要素の中心から等角４分割された４つのセクタのうち、一の対角線上にある２つのセクタに左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板をそれぞれ対向配置すると共に、他の対角線上にある２つのセクタに２つの遮光板をそれぞれ対向配置してなり、その回転時に、前記４つのセクタ全てが前記光源機構手段で得られた前記白色光の光路上に位置するよう設置されてなる偏光板ホイールと、
この偏光板ホイールを所定速度で回転駆動する回転駆動モータと、
この回転駆動モータにより回転駆動された前記偏光板ホイールの前記セクタに関する位置情報を検出し、当該位置情報を前記偏光情報として出力する位置検出手段と、を有して構成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の立体視画像生成投影装置。
【請求項６】
前記偏光変調手段は、
円形面要素の中心から等角６分割された６つのセクタのうち、隣接する２つのセクタ毎にそれぞれ赤、緑及び青からなる左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板をそれぞれ循環配置してなり、その回転時に、前記６つのセクタ全てが前記光源機構手段で得られた前記白色光の光路上に位置するよう設置されてなる偏光板ホイールと、
この偏光板ホイールを所定速度で回転駆動する回転駆動モータと、
この回転駆動モータにより回転駆動された前記偏光板ホイールの前記セクタに関する位置情報を検出し、当該位置情報を前記偏光情報として出力する位置検出手段と、を有して構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載の立体視画像生成投影装置。
【請求項７】
前記位置検出手段は、
前記偏光板ホイールの前記セクタに関する光学的特徴を取得する光センサである、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の立体視画像生成投影装置。
【請求項８】
前記位置検出手段は、
前記回転駆動モータ自身の回転シャフトの回転角度を取得する角度センサである、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の立体視画像生成投影装置。
【請求項９】
前記空間変調手段は、
画素成分に対応して縦横に配列された複数の微小金属鏡面体の光反射角を前記空間変調制御信号に応じて個別に変化させることにより、前記左眼用及び右眼用画像信号の当該画素成分に関して前記偏光変調光に与えるべき前記空間パタンを生成するマイクロミラー素子である、
ことを特徴とする請求項３、４、５、６、７又は８に記載の立体視画像生成投影装置。
【請求項１０】
請求項３、４、５、６、７、８又は９に記載の立体視画像生成投影装置と、
この立体視画像生成投影装置の前記投影機構手段から出力された前記投影用立体視画像光を投影されて、当該投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させる偏光保持スクリーンと、
この偏光保持スクリーンで反射された前記投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分をそれぞれ選択的に透過させる両眼用の２つの円偏光フィルタを具備してなる偏光メガネと、を有してシステム構成される、
ことを特徴とする立体視画像呈示システム装置。
【請求項１１】
前記偏光保持スクリーンは、
その表面に金属コーティング層を具備する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の立体視画像呈示システム装置。
【請求項１２】
前記偏光メガネの前記２つの円偏光フィルタは、
それぞれ対応する円偏光を生じさせる２枚の円偏光プレート材により構成される、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の立体視画像呈示システム装置。
【請求項１３】
前記偏光メガネの前記２つの円偏光フィルタは、
それぞれ対応する円偏光を生じさせる２枚の円偏光フィルム材を両眼用の２枚の光透過板面に貼付して構成される、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の立体視画像呈示システム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体視画像呈示方法並びに立体視画像生成投影装置及び呈示システム装置に関し、詳しくは、立体メガネ方式による立体視画像呈示方法、並びにその実施に直接使用される立体視画像生成投影装置及び立体視画像呈示システム装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
人の眼球は、頭部正中面に対して左右に離れているため、左右両眼の網膜にそれぞれ投影される画像には、左右方向に対して微小なずれが生じる。このずれを示す両眼網膜像差の量は、左右両眼の視線が捉えている物体自身の奥行と、観察対象となる物体までの距離とにより異なったものとなる。
【０００３】
この原理を利用することにより、画像（動画を含む）の一部又は全部を左右に意図的にずらした２つの画像を生成してこれを左右両眼に別々に呈示すると、人の脳に奥行き方向の距離に関する感覚が生じ、ここに立体視画像を得ることができる。
【０００４】
この種の立体視画像を呈示するための従来の手法としては、これまで幾つかの方式が提案され実用化されているが、その中で最も初期の段階で実用化された代表的なものとして、立体メガネ方式が存在する。
【０００５】
この立体メガネ方式は、主にプロジェクタやディスプレイに投影又は表示した左眼用画像と右眼用画像とに異なる色又は偏光をつけ、観察者の掛けるメガネにより、左眼用画像は左眼のみに、また右眼用画像は右眼のみに呈示されるようにするものである。なお、これら左右両眼用の画像により得られる立体視画像を特にディスプレイを用いて表示した場合、その立体視画像を観察することの可能な観察者は、自ずと小人数の者に限られる。
【０００６】
ここで、プロジェクタを用いた方式とディスプレイを用いた方式との相違は、投影光学系の有無のみであり、特に前者の方式では、左右両眼への呈示用に独立した２台のプロジェクタを用意し、これら個々のプロジェクタに、互いに異なる偏光（例えば、左円偏光及び右円偏光）を掛けた左右両眼用の画像をそれぞれ投影するようにする。
【０００７】
なお、上述の立体メガネ方式を含む各種立体画像呈示方式の更なる詳細については、例えば下記の非特許文献１及び２に記載されている。
【非特許文献１】Howard, I. P., Rogers, B.,“Binocular vision and stereopsis,”1995, Oxford University Press, New York.
【非特許文献２】日本視覚学会編、“視覚情報処理ハンドブック”、２０００年、朝倉書店
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の立体メガネ方式において、２台のプロジェクタやディスプレイにより所要の左右両眼用の画像を呈示した場合、それらの画像が必ずしも光学的に同じ位置に重ならないという問題が存在し、その光学的位置を一致させるための事前の校正作業が必須となる。この作業を厳密に行わないと、例えば、本来は鉛直な平面であるべき画像が奥行き方向に傾いて観察されたり、或いは、それが鉛直軸周りに僅かに傾いて観察されたりする。
【０００９】
即ち、画像の作成者が意図しない奥行き画像が観察されてしまうのを防ぐため、上記校正作業は非常に重要な要素とされてきたが、その一方で、高度な熟練を要するものでもあった。
【００１０】
ここにおいて、本発明の解決すべき主要な目的は、次のとおりである。
即ち、本発明の第１の目的は、光学系の事前校正作業が一切不要な立体視画像呈示方法並びに立体視画像生成投影装置及び呈示システム装置を提供せんとするものである。
【００１１】
本発明の第２の目的は、多人数による立体視画像の同時観察が可能な立体視画像呈示方法並びに立体視画像生成投影装置及び呈示システム装置を提供せんとするものである。
【００１２】
本発明の他の目的は、明細書、図面、特に特許請求の範囲の各請求項の記載から、自ずと明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
まず、本発明方法においては、白色光に左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、偏光変調光を同一光路上へ交互に出力し、この偏光変調光に左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、空間変調光を同一光路上へ交互に出力し、この空間変調光を拡大して、投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力し、この投影用立体視画像光を偏光形態を保持したまま反射させ、その反射させた投影用立体視画像光の左円偏光成分及び右円偏光成分を左右各両眼前面領域で選択的に透過させる、という特徴的構成手法を講じる。
【００１４】
一方、本発明装置においては、白色光に左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、偏光変調光を同一光路上へ交互に出力する偏光変調手段と、その偏光変調光に左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、空間変調光を同一光路上へ交互に出力する空間変調手段と、その空間変調光を拡大して、投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力する投影機構手段とを具備させる、という特徴的構成手段を講じる。
【００１５】
また、本発明システム装置においては、上記本発明装置と、上記投影用立体視画像光を偏光形態を保持したまま反射させる偏光保持スクリーンと、その反射させた投影用立体視画像光の左円偏光成分及び右円偏光成分を選択的に透過させる両眼用の２つの円偏光フィルタをもつ偏光メガネとを具備させる、という特徴的構成手段を講じる。
【００１６】
さらに、具体的詳細に述べると、当該課題の解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概念に亙る新規な特徴的構成手法又は手段を採用することにより、前記目的を達成するよう為される。
【００１７】
即ち、本発明方法の第１の特徴は、両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の呈示を行うための立体視画像呈示方法であって、白色光に対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する２つの偏光変調光を同一光路上へ交互に出力し、この出力された当該２つの偏光変調光に対し、それぞれ前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する２つの空間変調光を同一光路上へ交互に出力し、この出力された当該２つの空間変調光を拡大して、対応する２つの投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力し、この出力された当該投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させ、この反射された当該投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分を左右各両眼前面領域においてそれぞれ選択的に透過させてなる、立体視画像呈示方法の構成採用にある。
【００１８】
本発明方法の第２の特徴は、両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の呈示を行うための立体視画像呈示方法であって、白色光から任意の２以上の原色光を循環的に生成すると共に、当該２以上の原色光のそれぞれに対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する複数の偏光変調光を同一光路上へ循環的に出力し、この出力された当該複数の偏光変調光に対し、それぞれ前記２以上の原色光毎の前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する複数の空間変調光を同一光路上へ循環的に出力し、この出力された当該複数の空間変調光を拡大して、対応する複数の投影用立体視画像光を同一光路上へ循環的に出力し、この出力された当該投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させ、この反射された当該投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分を左右各両眼前面領域においてそれぞれ選択的に透過させてなる、立体視画像呈示方法の構成採用にある。
【００１９】
一方、本発明装置の第１の特徴は、両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の生成及び投影を行うための立体視画像生成投影装置であって、白色光の発生及び焦光を行う光源機構手段と、この光源機構手段で得られた前記白色光に対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する２つの偏光変調光を同一光路上へ交互に出力する一方、現在の円偏光状態が左又は右の何れにあるかを示す偏光情報を逐次出力する偏光変調手段と、この偏光変調手段から出力された前記２つの偏光変調光に対し、それぞれ前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する２つの空間変調光を同一光路上へ交互に出力する空間変調手段と、前記左眼用及び右眼用画像信号を入力すると共に前記偏光変調手段から出力される前記偏光情報を入力し、前記空間変調手段に、当該左眼用及び右眼用画像信号に対応した前記空間パタンを当該偏光情報の内容に応じて生成させるための空間変調制御信号を逐次出力する空間変調制御手段と、前記空間変調手段から出力された前記２つの空間変調光を拡大して、対応する２つの投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力する投影機構手段とを有して構成されてなる、立体視画像生成投影装置の構成採用にある。
【００２０】
本発明装置の第２の特徴は、両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号に基づいて立体視画像の生成及び投影を行うための立体視画像生成投影装置であって、白色光の発生及び焦光を行う光源機構手段と、この光源機構手段で得られた前記白色光から任意の２以上の原色光を循環的に生成すると共に、当該２以上の原色光のそれぞれに対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する複数の偏光変調光を同一光路上へ循環的に出力する一方、現在の色状態が前記２以上の原色光の何れにあり、かつ現在の円偏光状態が左又は右の何れにあるかを示す偏光情報を逐次出力する偏光変調手段と、この偏光変調手段から出力された前記複数の偏光変調光に対し、それぞれ前記２以上の原色光毎の前記左眼用及び右眼用画像信号に対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する複数の空間変調光を同一光路上へ循環的に出力する空間変調手段と、前記左眼用及び右眼用画像信号を入力すると共に前記偏光変調手段から出力される前記偏光情報を入力し、前記空間変調手段に、当該左眼用及び右眼用画像信号に対応した前記空間パタンを当該偏光情報の内容に応じて生成させるための空間変調制御信号を逐次出力する空間変調制御手段と、前記空間変調手段から出力された前記複数の空間変調光を拡大して、対応する複数の投影用立体視画像光を同一光路上へ循環的に出力する投影機構手段とを有して構成されてなる、立体視画像生成投影装置の構成採用にある。
【００２１】
本発明装置の第３の特徴は、上記本発明装置の第１の特徴における前記偏光変調手段が、円形面要素の中心から等角４分割された４つのセクタのうち、一の対角線上にある２つのセクタに左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板をそれぞれ対向配置すると共に、他の対角線上にある２つのセクタに２つの遮光板をそれぞれ対向配置してなり、その回転時に、前記４つのセクタ全てが前記光源機構手段で得られた前記白色光の光路上に位置するよう設置されてなる偏光板ホイールと、この偏光板ホイールを所定速度で回転駆動する回転駆動モータと、この回転駆動モータにより回転駆動された前記偏光板ホイールの前記セクタに関する位置情報を検出し、当該位置情報を前記偏光情報として出力する位置検出手段とを有して構成されてなる、立体視画像生成投影装置の構成採用にある。
【００２２】
本発明装置の第４の特徴は、上記本発明装置の第２の特徴における前記偏光変調手段が、円形面要素の中心から等角６分割された６つのセクタのうち、隣接する２つのセクタ毎にそれぞれ赤、緑及び青からなる左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板をそれぞれ循環配置してなり、その回転時に、前記６つのセクタ全てが前記光源機構手段で得られた前記白色光の光路上に位置するよう設置されてなる偏光板ホイールと、この偏光板ホイールを所定速度で回転駆動する回転駆動モータと、この回転駆動モータにより回転駆動された前記偏光板ホイールの前記セクタに関する位置情報を検出し、当該位置情報を前記偏光情報として出力する位置検出手段とを有して構成されてなる、立体視画像生成投影装置の構成採用にある。
【００２３】
本発明装置の第５の特徴は、上記本発明装置の第３又は第４の特徴における前記位置検出手段が、前記偏光板ホイールの前記セクタに関する光学的特徴を取得する光センサである、立体視画像生成投影装置の構成採用にある。
【００２４】
本発明装置の第６の特徴は、上記本発明装置の第３又は第４の特徴における前記位置検出手段が、前記回転駆動モータ自身の回転シャフトの回転角度を取得する角度センサである、立体視画像生成投影装置の構成採用にある。
【００２５】
本発明装置の第７の特徴は、上記本発明装置の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴における前記空間変調手段が、画素成分に対応して縦横に配列された複数の微小金属鏡面体の光反射角を前記空間変調制御信号に応じて個別に変化させることにより、前記左眼用及び右眼用画像信号の当該画素成分に関して前記偏光変調光に与えるべき前記空間パタンを生成するマイクロミラー素子である、立体視画像生成投影装置の構成採用にある。
【００２６】
また、本発明システム装置の第１の特徴は、上記本発明装置の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特徴に記載の立体視画像生成投影装置と、この立体視画像生成投影装置の前記投影機構手段から出力された前記投影用立体視画像光を投影されて、当該投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させる偏光保持スクリーンと、この偏光保持スクリーンで反射された前記投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分をそれぞれ選択的に透過させる両眼用の２つの円偏光フィルタを具備してなる偏光メガネとを有してシステム構成されてなる、立体視画像呈示システム装置の構成採用にある。
【００２７】
本発明システム装置の第２の特徴は、上記本発明システム装置の第１の特徴における前記偏光保持スクリーンが、その表面に金属コーティング層を具備してなる、立体視画像呈示システム装置の構成採用にある。
【００２８】
本発明システム装置の第３の特徴は、上記本発明システム装置の第１又は第２の特徴における前記偏光メガネの前記２つの円偏光フィルタが、それぞれ対応する円偏光を生じさせる２枚の円偏光プレート材により構成されてなる、立体視画像呈示システム装置の構成採用にある。
【００２９】
本発明システム装置の第４の特徴は、上記本発明システム装置の第１又は第２の特徴における前記偏光メガネの前記２つの円偏光フィルタが、それぞれ対応する円偏光を生じさせる２枚の円偏光フィルム材を両眼用の２枚の光透過板面に貼付して構成されてなる、立体視画像呈示システム装置の構成採用にある。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明によれば、単体構成された立体視画像生成投影装置において光源機構手段（光源）と投影機構手段（投影光学系）とが共用されるようにしたことから、従来の立体メガネ方式において２台のプロジェクタ等を用いた場合のような左右両眼用の画像の不一致（ずれ）が構造上生じなくなり、これにより、従来のような光学系の事前校正作業を一切行うことなく、所要の立体視画像を簡易な形態で呈示することが可能となる。
【００３１】
また、本発明によれば、投影により立体視画像を呈示するようにしたことから、多人数による立体視画像の同時観察が広範囲から可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態につき、添付図面を参照しつつ、まず、そのシステム装置例（装置例を含む）及びこれに対応する方法例を説明し、これに引き続き、これらシステム装置例及び方法例の基本要素を基礎とした変形例を順に挙げ説明する。
【００３３】
（システム装置例）
図１は、本発明のシステム装置例に係る立体視画像呈示システム装置の機能ブロック図であり、図２は、図１に示される立体視画像呈示システム装置の原理構成図である。また、図３は、図１に示される偏光変調部に採用される２例の偏光板ホイール［（ａ），（ｃ）］と既存のカラーホイール［（ｂ）］との各形態を示す図である。なお、これら各図に示す構成要素には、同一又は同等の機能構成を表すものにつき共通の符号を付してある。
【００３４】
まず、図１に示すように、本システム装置例に係る立体視画像呈示システム装置αは、立体視画像生成投影装置１と、偏光保持スクリーン２と、偏光メガネ３とを有して構成される。なお、ここでは、本発明の装置例をなす立体視画像生成投影装置１が、モノクロ（白黒）の立体視画像を生成して投影するものである場合の構成を説明する。
【００３５】
このうち、立体視画像生成投影装置１は、両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに基づいて立体視画像の生成及び投影を行うための構成要素として、光源機構部１１（本発明にいう「光源機構手段」）と、偏光変調部１２（本発明にいう「偏光変調手段」）と、空間変調部１３（本発明にいう「空間変調手段」）と、空間変調制御部１４（本発明にいう「空間変調制御手段」）と、投影機構部１５（本発明にいう「投影機構手段」）とを有して構成される。
【００３６】
ここで、光源機構部１１は、詳しくは図２に示すように、白色光を発生する白色光ランプ１１ａと、この白色光ランプ１１ａから放出された白色光を焦光する焦光レンズ１１ｂとを有して構成される。なお、上記白色光ランプ１１ａとしては、後述する偏光板ホイール１２ａ（偏光板）及び偏光メガネ３（円偏光フィルタ）を光が透過した後も、観察者４に十分な明るさを知覚させ得るものを採用する。
【００３７】
偏光変調部１２は、詳しくは図２に示すように、上記光源機構部１１で得られた白色光に対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する２つの偏光変調光を同一光路上へ交互に出力する偏光板ホイール１２ａと、この偏光板ホイール１２ａを所定速度で回転駆動する回転駆動モータ１２ｂと、この回転駆動モータ１２ｂにより回転駆動された偏光板ホイール１２ａのセクタ（詳細は後述）に関する光学的特徴を取得して同セクタの位置情報Ｐを検出し、当該位置情報Ｐを、現在の円偏光状態が左又は右の何れにあるかを示す偏光情報として逐次出力する光センサ１２ｃ（本発明にいう「位置検出手段」）とを有して構成される。なお、この光センサ１２ｃに代え、回転駆動モータ１２ｂ自身の回転シャフト１２ｄの回転角度を取得するモータ内蔵型の角度センサ（図示せず）を適用することなども可能である。
【００３８】
ここで、上記偏光板ホイール１２ａは、図３（ａ）に示すように、円形面要素の中心から等角４分割された４つのセクタのうち、一の対角線上にある２つのセクタに左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板をそれぞれ対向配置すると共に、他の対角線上にある２つのセクタに２つの遮光板をそれぞれ対向配置して構成される。また、同偏光板ホイール１２ａは、図２に示すよう、その回転時に、４つのセクタ全てが白色ランプ１１ａ及び焦光レンズ１１ｂで得られた白色光の光路上に位置するよう設置される。
【００３９】
空間変調部１３は、上記偏光変調部１２から出力された２つの偏光変調光に対し、それぞれ左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する２つの空間変調光を同一光路上へ交互に出力するため、図２に示すように、画素成分に対応して縦横に配列された複数の微小金属鏡面体（図示せず）の光反射角を空間変調制御信号Ｓに応じて個別に変化させることにより、左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒの当該画素成分に関して２つの偏光変調光に与えるべき空間パタンを生成するマイクロミラー素子１３ａを有して構成される。なお、このマイクロミラー素子１３ａは、その微小金属鏡面体群における消光比が１：１０００程度と優れており、高コントラスト画像を得るのに好適なものである。
【００４０】
空間変調制御部１４は、コンピュータ（図示せず）から出力される静止画又は動画の共にＲＧＢフレームデータからなる左眼用画像信号Ｉｌ及び右眼用画像信号Ｉｒを入力すると共に、上記偏光変調部１２から出力される位置情報Ｐ（偏光情報）を入力し、上記空間変調部１３のマイクロミラー素子１３ａに、当該左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに対応した空間パタンを当該位置情報Ｐの内容に応じて生成させるための空間変調制御信号Ｓを逐次出力する機能手段である。
【００４１】
投影機構部１５は、上記空間変調部１３から出力された２つの空間変調光を拡大して、対応する２つの投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力するものである。
【００４２】
一方、以上のように構成された立体視画像生成投影装置１と共に本立体視画像呈示システム装置αを構成する偏光保持スクリーン２は、図２に示すように、当該立体視画像生成投影装置１の投影機構部１５から出力された投影用立体視画像光を投影されて（投影画像２ａ）、当該投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させるものであり、この反射形態を得るために、表面に金属コーティング層を具備して構成される。
【００４３】
偏光メガネ３は、上記偏光保持スクリーン２で反射された投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分をそれぞれ選択的に透過させる両眼用の２つの円偏光フィルタ３ｌ及び３ｒを具備して構成される。なお、上記２つの円偏光フィルタ３ｌ及び３ｒを構成する際は、例えば、それぞれ対応する円偏光を生じさせる２枚の円偏光プレート材を用いたり、或いは、それら円偏光を生じさせる２枚の円偏光フィルム材を両眼用の２枚の光透過板面（例えば、通常の視力矯正用メガネにおける２枚のレンズの面）に貼付するようにしてもよい。
【００４４】
（方法例）
続いて、以上のように構成された立体視画像呈示システム装置αに適用される方法例について説明する（特に図２参照）。
【００４５】
まず、両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに基づいて所要の立体視画像の呈示を行うため、立体視画像生成投影装置１の偏光変調部１２において、回転駆動モータ１２ｂにより回転駆動された状態の偏光板ホイール１２ａが、対向する左偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板により、光源機構部１１の白色光ランプ１１ａ及び焦光レンズ１１ｂで得られた白色光に対し、左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する２つの偏光変調光を同一光路上へ交互に出力する。
【００４６】
次に、空間変調部１３のマイクロミラー素子１３ａは、上記偏光変調部１２から出力された２つの偏光変調光に対し、それぞれ左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する２つの空間変調光を同一光路上へ交互に出力する。なお、これら２つの空間変調光は、マイクロミラー素子１３ａによる白色光の反射の有無のみにより特徴付けられるため、それぞれモノクロの画像を構成する光として作画表現される。
【００４７】
このとき、空間変調制御部１４は、左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒとして、コンピュータから出力された対応する２つのＲＧＢフレームデータを入力する。これら各ＲＧＢフレームデータには、無論、全ての色データ画像、即ち、Ｒ（赤）画像データ、Ｇ（緑）画像データ、及びＢ（青）画像データが含まれるが、本方法例では、これらのうち、左眼用画像信号Ｉｌ中のＲ画像データと右眼用画像信号Ｉｒ中のＢ画像データとを、所要の立体視画像を生成するためのデータとして用いる。以下に、その理由を簡単に説明する。
【００４８】
図３（ｂ）に示すように、既存のプロジェクタに使用されるカラーホイール１２ｅは、一般に、４分割された各セクタに、赤、緑、青、及び無色（透光）のフィルタを配置して構成される。これに対し、先に説明した装置例に係る立体視画像生成投影装置１では、このカラーホイール１２ｅにおける緑及び無色のフィルタに相当するセクタに黒（遮光）の遮光板を割り当て、対向する赤及び青のフィルタに相当するセクタに左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板を割り当てている（図３（ａ）参照）。
【００４９】
この構成を採用することにより、入力される左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒの各ＲＧＢフレームデータのＲ画像データ及びＢ画像データを単に左右両眼用の画像として置き換えれば、所要の立体視画像が得られることとなる。なお、以上の画像データの組み合わせは、上記カラーホイール１２ｅの色フィルタ配置に依存して決定されるものであり、これと異なる構成を採る場合には、その構成に応じて、例えば、赤及び緑のフィルタ（Ｒ画像データ及びＧ画像データ）又は緑及び青のフィルタ（Ｇ画像データ及びＢ画像データ）に相当するセクタに、左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板を割り当てることなども可能である（但し、画像の輝度向上に用いられる無色のフィルタに対しては外部から画像データが与えられないため、当該フィルタを含む組み合わせによる割り当ては不可）。
【００５０】
これに伴い、空間変調制御部１４は、偏光変調部１２の光センサ１２ｃ（又は角度センサ）から入力される位置情報Ｐに基づいて、偏光板ホイール１２ａを透過した偏光変調光の現在の円偏光状態（左又は右）を検出し、左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒとして入力された各ＲＧＢフレームデータのうち、検出された円偏光状態と合致する左眼用画像信号Ｉｌ中のＲ画像データ又は右眼用画像信号Ｉｒ中のＢ画像データを、空間変調制御信号Ｓとして空間変調部１３のマイクロミラー素子１３ａに与える。
【００５１】
次に、投影機構部１５は、空間変調部１３から出力された２つの空間変調光を拡大して、対応する２つの投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力し、その投影対象としての偏光保持スクリーン２は、当該投影機構部１５から出力された投影用立体視画像光をその偏光形態を保持したまま任意方向に反射させる。
【００５２】
そして、観察者４に装着された偏光メガネ３の２つの円偏光フィルタ３ｌ及び３ｒは、該当偏光保持スクリーン２で反射された投影用立体視画像光中に含まれる左円偏光成分及び右円偏光成分を、その観察者４の左右各両眼前面領域においてそれぞれ選択的に透過させ、以上により、当該観察者４の両眼に対しモノクロの立体視画像が呈示されるようになる。
【００５３】
なお、上記偏光メガネ３の２つの円偏光フィルタ３ｌ及び３ｒの各円偏光の方向は、偏光保持スクリーン２で反射された投影用立体視画像光に含まれる各円偏光成分の方向と一致していなければならない。これらの方向が一致するか否かは、偏光変調部１２の偏光板ホイール１２ａを通過した白色光（偏光変調光）の金属面における反射回数に依存する。
【００５４】
装置例に係る立体視画像生成投影装置１の場合、その反射回数は、空間変調部１３のマイクロミラー素子１３ａにおける金属面反射と、偏光保持スクリーン２における金属面反射の２回であるが、円偏光は、その方向を反射により反転させる性質があるため、２回（偶数）の反射を繰り返した白色光の円偏光の方向は、当初の円偏光の方向に戻ることになる。従って、本例のように、左眼用画像信号Ｉｌ中のＲ画像データに基づく空間パタンにより左円偏光成分の偏光変調光を空間変調すれば、偏光メガネ３の左側の円偏光フィルタ３ｌには左円偏光成分の投影用立体視画像光が適正に入射するようになる（同様に、右側の円偏光フィルタ３ｒには右円偏光成分が入射する）。
【００５５】
以上、本発明のシステム装置例（装置例）及び方法例につき、白色光をそのまま用いて白黒のモノクロ立体視画像を生成する場合を例に挙げ説明したが、本発明では、任意の原色光（有色光）によるモノクロ立体視画像を生成することも可能である。この場合、所望の原色光を透過させる色フィルタを、白色光ランプ１１ａから投影機構部１５までの光路上における何れかの領域に設置するか、又は、偏光板ホイール１２ａに配置される左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板を、同一色の原色光をそれぞれ透過させる２つの有色の偏光板により構成すればよい。
【００５６】
（変形例）
続いて、以上のシステム装置例（装置例）及び方法例の基本要素に基づく変形例を説明する。
【００５７】
本変形例では、図１及び図２に示した立体視画像生成投影装置１の偏光変調部１２に関し、図３（ｃ）に示す偏光板ホイール１２ｆを適用する。この偏光板ホイール１２ｆは、カラーの立体視画像を得るためのもので、具体的には、円形面要素の中心から等角６分割された６つのセクタのうち、隣接する２つのセクタ毎にそれぞれ赤、緑及び青からなる左円偏光生成用及び右円偏光生成用の２つの偏光板をそれぞれ循環配置して構成される。また、同偏光板ホイール１２ｆは、その回転時に、６つのセクタ全てが光源機構部１１で得られた白色光の光路上に位置するよう設置される。
【００５８】
以上の構成変更に伴い、偏光変調部１２は、光源機構部１１で得られた白色光から赤緑青の３つの原色光を循環的に生成すると共に、当該３つの原色光のそれぞれに対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する６つの偏光変調光を同一光路上へ循環的に出力する当該偏光板ホイール１２ｆと、この偏光板ホイール１２ｆを所定速度で回転駆動する回転駆動モータ１２ｂと、この回転駆動モータ１２ｂにより回転駆動された偏光板ホイール１２ｆのセクタに関する光学的特徴を取得して同セクタの位置情報Ｐを検出し、当該位置情報Ｐを、現在の色状態が赤、緑又は青の何れにあり、かつ現在の円偏光状態が左又は右の何れにあるかを示す偏光情報として逐次出力する光センサ１２ｃ（又は角度センサ）とを有した構成となる。
【００５９】
また、空間変調部１３は、上記偏光変調部１２から出力された６つの偏光変調光に対し、それぞれ３つの原色光毎の左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する６つの空間変調光を同一光路上へ交互に出力するため、左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒの当該画素成分に関して６つの偏光変調光に与えるべき空間パタンを生成するマイクロミラー素子１３ａを有した構成となり、投影機構部１５も、当該空間変調部１３から出力された６つの空間変調光を拡大して、対応する３つの投影用立体視画像光を同一光路上へ交互に出力する構成となる。
【００６０】
そして、以上の構成による本変形例によれば、両眼網膜像差を反映した左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに基づいて所要の立体視画像の呈示を行うために、上記偏光変調部１２が、白色光から赤緑青の３つの原色光を循環的に生成すると共に、当該３つの原色光のそれぞれに対し左円偏光及び右円偏光を交互に生じさせる変調を行って、対応する６つの偏光変調光を同一光路上へ循環的に出力するよう機能し、上記空間変調部１３が、その出力された当該６つの偏光変調光に対し、それぞれ３つの原色光毎の左眼用及び右眼用画像信号Ｉｌ及びＩｒに対応した空間パタンを与える空間変調を行って、対応する６つの空間変調光を同一光路上へ循環的に出力するよう機能し、上記投影機構部１５が、その出力された当該６つの空間変調光を拡大して、対応する６つの投影用立体視画像光を同一光路上へ循環的に出力するよう機能する。以下、偏光保持スクリーン２及び偏光メガネ３の２つの円偏光フィルタ３ｌ及び３ｒの機能については、前述したとおりである。
【００６１】
ここで、本変形例で適用される偏光板ホイール１２ｆの回転に連動して空間変調制御信号Ｓを切り換えるための空間変調制御部１４におけるアルゴリズムは、図３（ｃ）に示す色フィルタ配置、即ち「赤／右」→「赤／左」→「緑／右」→「緑／左」→「青／右」→「青／左」なる配置に即して、右眼用画像信号Ｉｒ及び左眼用画像信号Ｉｌが空間変調部１３のマイクロミラー素子１３ａに与えられるように設計するとよい。
【００６２】
なお、図３（ｃ）に示した偏光板フレーム１２ｆの色の順序（赤→緑→青）や偏光方向の順序（右円偏光→左円偏光）は、これに限定されるものではないが、観察者４の左右何れかの眼に一つの色が呈示されてから次の色が呈示されるまでの時間が長過ぎると、視点が急に動いたときにカラーブレイクアップ現象（色割れ現象）が生じるため、その時間はできるだけ短くする必要がある。このため、偏光板フレーム１２ｆは、前述のシステム装置例及び方法例における場合よりも高速に回転させるのが望ましい。
【００６３】
以上、本発明の変形例につき、赤緑青の３つの原色光によりカラー立体視画像を生成する場合を例に挙げ説明したが、本発明では、これら３つの原色光からなる組み合せ以外にも、例えば、この組み合せにマゼンダ、シアン、イエローなどの原色光（補助色光）を追加して、より鮮明なカラー立体視画像を生成するようにしたり、或いは、上記組み合せから何れか１つの原色光を減色して（２つの原色光のみの組み合せとして）、擬似的なカラー立体視画像を生成することなども可能である。この場合、採用する原色光の数に応じて偏光板ホイール１２ｆのセクタの数を増減し、さらに、それら各セクタに、対応する各色からなる左円偏光生成用及び右円偏光生成用の偏光板を割り当てて配置するようにすれば、任意の２以上の原色光を循環的に生成する構成が得られるようになる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段及び手法にのみ限定されるものではなく、前述した効果を有する範囲内において、適宜、変更実施することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のシステム装置例に係る立体視画像呈示システム装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示される立体視画像呈示システム装置の原理構成図である。
【図３】図１に示される偏光変調部に採用される２例の偏光板ホイールと既存のカラーホイールとの各形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
α…立体視画像呈示システム装置
１…立体視画像生成投影装置
１１…光源機構部
１１ａ…白色光ランプ
１１ｂ…焦光レンズ
１２…偏光変調部
１２ａ…偏光板ホイール（モノクロ用）
１２ｂ…回転駆動モータ
１２ｃ…光センサ
１２ｄ…回転シャフト
１２ｅ…カラーホイール
１２ｆ…偏光板ホイール（カラー用）
１３…空間変調部
１３ａ…マイクロミラー素子
１４…空間変調制御部
１５…投影機構部
２…偏光保持スクリーン
２ａ…投影画像
３…偏光メガネ
３ｌ，３ｒ…（両眼用の２つの）円偏光フィルタ
４…観察者
Ｉｌ，Ｉｒ…左眼用及び右眼用画像信号
Ｐ…位置情報
Ｓ…空間変調制御信号
【図１】
2006047601.tif 000003
【図２】
2006047601.tif 000004
【図３】
2006047601.tif 000005